ALU (looginen aritmeettinen yksikkö) toiminnot ja arkkitehtuuri

Se Alu (looginen aritmeettinen yksikkö) Se on elektroninen piiri, jonka tehtävänä on suorittaa kaikki logiikkaan ja numeerisiin laskentamenetelmiin liittyvät prosessit. Kuva tietokoneiden keskusprosessointiyksikön (CPU) välttämättömänä komponenttina.

Viimeaikaiset prosessorit sisältävät ALU: n erittäin voimakkaan ja monimutkaisen. Joissakin CPU -rakenteissa ALU on jaettu aritmeettiseen yksikköön ja loogiseen yksikköön. ALU: n lisäksi nykyisiin suorittimiin sisältyy ohjausyksikkö.

Lähde: CC BY-SA 3.0, https: // commons.Wikimedia.org/w/indeksi.Php?Curid = 168473

Suurin osa CPU: n toiminnoista suorittaa yksi tai useampi ALU, kun tiedot ladataan merkintätietueista. Ennätys on pieni vapaa tila säilytettäväksi osana prosessoria.

Ohjausyksikkö osoittaa ALU: lle, mikä menettely tulisi suorittaa kyseisellä tiedoilla, ja pitää tulos tulostustietueessa. Ohjausyksikkö suorittaa tiedonsiirron tietueiden, ALU: n ja muistin välillä.

Kun toimenpiteet muuttuvat monimutkaisemmiksi, ALU vie myös enemmän tilaa prosessorissa, sillä on korkeammat kustannukset ja tuottaa enemmän lämpöä.

[TOC]

Alun suorittamat operaatiot

ALU on ensisijaisesti omistettu loogisille ja matemaattisille operaatioille, mukaan lukien bitin siirtymäoperaatiot. Nämä ovat perustavanlaatuisia prosesseja, jotka on suoritettava melkein kaikissa prosessorin käsittelemissä tiedoilla.

Looginen aritmeettinen yksikkö on prosessorin komponentti, joka suorittaa kaikki prosessorin tarvittavat laskelmat. Se on tietokoneen "laskin" osa, koska se suorittaa aritmeettiset perus- ja logiikkaoperaatiot.

Suuri osa menettelyistä on loogista. Alun suunnittelun mukaan, sitä suurempi voima voidaan antaa suorittimelle. Se tekee kuitenkin myös enemmän energiaa ja tuottaa enemmän lämpöä.

Voi palvella sinua: tiedosto liian iso kohdetiedostojärjestelmälle

ALU: n suorittamat erilaiset toiminnot voidaan luokitella seuraavasti:

Looginen toiminta

Tässä ovat erilaiset loogiset toiminnot, kuten ja ei, ei, xor, eikä nand jne.

Aritmeettiset operaatiot

Se viittaa bittien summaan ja vähentämiseen. Vaikka kertolaskua ja jakoa käytetään joskus, nämä toiminnot ovat kalliimpia suorittaa.

Toistuvia summia voidaan käyttää myös kertolaskujen ja toistuvien vähennyksen korvaamiseen jaon korvaamiseksi.

Bittien siirtymäoperaatiot

Se viittaa bittien sijaintien siirtymiseen tietyssä määrässä paikkoja oikealle tai vasemmalle, jota pidetään kertolaskuoperaationa.

Aritmeettinen ja logiikkayksikkö

Aritmeettisessa yksikössä kertolasku ja jako suoritetaan sarjan summa- tai vähennysoperaatioiden ja bittien siirtymisen avulla. Negatiivisia lukuja on useita tapoja edustaa.

Logiikkayksikössä mikä tahansa 16 mahdollisesta loogisesta toiminnasta voidaan suorittaa. Esimerkiksi kontrasti kaksi operandia tai tunnista, mitkä paikan bitit eivät vastaa.

Alu -arkkitehtuuri

ALU voi käyttää suoraan sekä tuloa että lähtöä prosessorin ohjausyksikköön, päämuistiin ja tulo- ja lähtölaitteisiin.

Tulo- ja lähtötiedot siirretään väylän nimisen elektronisen reitin kautta. Sisäänkäynti vastaa ohjeita, joka sisältää yhden tai useamman operandin, operaatiokoodin ja joissain tapauksissa muotokoodin.

Operaatiokoodi näyttää ALU: n, mikä on toimenpide, joka sen on suoritettava mainitussa operaatiossa olevien operandien lisäksi. Voit esimerkiksi osoittaa, että nämä kaksi operandia on vähennetty tai verrataan.

Voi palvella sinua: Millaisia ​​tuotteita on kehitetty elastomeereilla?

Tulos koostuu tuloksesta, joka sijoitetaan tallennus- ja kokoonpanotietueeseen, joka osoittaa, suoritetaanko toimenpide onnistuneesti onnistuneesti. Jos ei, jonkin tyyppinen tila tallennetaan koneen tilaan.

Bittien virtausta ja niiden alayksiköissä suoritettuja operaatioita säätelevät porttipiirit.

Näissä piireissä looginen sekvenssiyksikkö on se, joka ohjaa portit tietyn sekvenssin kautta, joka vastaa kutakin operaatiokoodia.

Logiikkaportit

Kaikki tietokoneen tiedot tallennetaan ja käsitellään binaarinumeroiden muodossa, ts. 0 ja 1. Binaarinumeroiden käsittelemiseksi käytetään transistorikytkimiä, koska kytkimessä on vain kaksi mahdollista tilaa: avoin tai suljettu.

Avoin transistori, jonka kautta mikään virta ei läpäise, edustaa 0. Suljettu transistori, jonka kautta virta kulkee, edustaa 1.

Toiminnot voidaan saavuttaa yhdistämällä useita transistoreita. Transistoria voidaan käyttää toisen transistorin hallintaan. Esimerkiksi transistorin kytkin kytkeytyy päälle tai pois päältä toisen transistorin tilasta riippuen.

Tätä kutsutaan portiksi, koska tätä säännöstä voidaan käyttää sähkövirran sallimiseen tai lopettamiseen.

Portit ovat Alun rakennuslohkoja. Ne on rakennettu diodeista, resistansseista tai transistoreista. Näitä portteja käytetään integroidussa piirissä edustamaan binaarista tuloa "sytytys" ja "pois päätilaan".

ALU on konfiguroitu yhdistelmäpiirin kautta. Tämä piiri käyttää loogisia portteja, kuten ja ei, tai ei.

Ja portti

Ja enemmän tai enemmän sisäänkäyntejä. Ja on 1 portin lähtö, jos kaikki liput ovat 1. Portti ja da 0 seurauksena, jos jokin syöttötiedoista on 0.

Voi palvella sinua: mikä on kolmas normaali muoto? (Tietokannat)

Org -portti

Tilausportilla voi olla kaksi tai useampia lippuja. ER -portin poistuminen on aina 1, jos jokin merkinnästä on 1 ja 0, jos kaikki sisäänkäynnit ovat 0.

Ei guentaa

Yksinkertaisin toimintatyyppi on ei portti. Tämä käyttää vain yhtä transistoria. Käytä yhtä sisäänkäyntiä ja tuota yksi lähtö, joka on aina päinvastainen sisäänkäynnille.

NOD -porttia käytetään porttien tulosten kääntämiseen tai Boolen -tilaan 0 - 1 ja 1 - 0. Sitä käytetään myös "ja" ja "tai" portin kanssa.

Kun sitä käytetään yhdessä ja tai "tai" -portin kanssa, ei nyökkäys esitetään pienellä ympyrällä molempien porttien edessä.

Ei käytetty.

Levy

Ne ovat erittäin tärkeä osa ALU: ssa ohjeiden, keskitietojen, sisäänkäynnin oopperan, lisättyjen operandien tallentamiseksi, kertynyt tulos, joka on tallennettu akkuun, ja lopputulos ja lopputulos.

Tietueet tarjoavat erittäin nopean pääsyn muistiin verrattuna välimuistiin, RAM: ään ja kiintolevyyn verrattuna. Ne on rakennettu prosessoriin ja ovat pieniä.

Viitteet

1. Paul Zandbergen (2019). Aritmeettinen logiikkayksikkö (ALU): Määritelmä, suunnittelu ja toiminto. Opiskelu. Otettu: Opiskelu.com.
2. Ravepedia (2019). Aritmeettinen logiikkayksikkö (ALU). Otettu: Ravepedia.com.
3. Margaret Rouse (2019). Aritmeettinen logiikkayksikkö (ALU). TechTarget. Otettu: Whatis.TechTarget.com.
4. Diesh Thakur (2019). Mikä on aritmeettinen logiikkayksikkö (ALU)? - Määritelmä ja merkitys. ECOMPUTER -muistiinpanot. Otettu: Ecomputernotes.com.
5. Wikipedia, ilmainen tietosanakirja (2019). Aritmeettinen logiikkayksikkö. Otettu: sisään.Wikipedia.org.